Por que a amônia não é compatível com o cobre?

A amônia é um composto químico comum usado como fertilizante, limpador e em várias outras aplicações, como processos metalúrgicos, como chapas de liga de nitretação, que endurecem superfícies metálicas. É uma matéria-prima essencial para a produção de ácido nítrico, sais de amônio e aminas, também pode ser facilmente convertida em hidrogênio, que é usado em soldagem e outros processos. A amônia também pode absorver grandes quantidades de calor, tornando-se uma excelente escolha para aplicações de resfriamento, como em equipamentos de ar condicionado e refrigeração. No entanto, o hidróxido de amônio é muito tóxico, a exposição ao composto pode causar queimaduras graves nos olhos e na pele, além de irritação do trato respiratório. Pode ser fatal quando respirado em grandes quantidades. No entanto, é altamente corrosivo para os metais, é compatível com aço carbono, ferro, aço inoxidável, liga de titânio e ligas de alumínio, mas não é compatível com cobre, o cobre entra em um sal azul-esverdeado se for exposto a ele. Como isso aconteceu?

A corrosão do latão foi descoberta no início de 1900 como uma rachadura no invólucro do projétil em direção à parte amassada da ogiva. Esse fenômeno ocorre frequentemente nos trópicos, principalmente na estação chuvosa, e por isso é chamado de rachadura de estação, também conhecida como rachadura de amônia devido à sua associação com amônia ou derivados de amônia. Cobre - incluindo latão do almirantado e alumínio-cobre são as ligas de cobre mais suscetíveis à corrosão sob tensão induzida por amônio (NH3SCC), com quase nenhum contraste com Ligas de cobre-níquel. A corrosão sob tensão de amônia em tubos de trocadores de calor de liga de cobre é caracterizada por rachaduras na superfície, complexos de corrosão de gás de cobre-amônia verde/azul (compostos) e a formação de trincas simples ou altamente ramificadas na superfície do tubo, que podem ser transcristalinas ou intercristalino, dependendo do ambiente e do nível de pressão. A corrosão sob tensão de amônia líquida será formada quando o meio atender às seguintes condições:

• Cobre e ligas de zinco (latão), incluindo latão do almirantado e Al-Cu, são propensos a rachaduras; O teor de zinco do latão afeta a sensibilidade, especialmente quando a fração mássica de Zn excede 15%.
• Uma solução aquosa de NH3 ou composto de amônio e aeróbio.
• PH superior a 8.5.

Outros ambientes que podem causar corrosão sob tensão de ligas de cobre incluem ar, água doce e água do mar gravemente poluídos por SO2; Ácido sulfúrico, ácido nítrico, vapor, ácido tartárico, ácido acético, ácido cítrico e outras soluções aquosas, amônia e mercúrio para limpeza de peças. Onde a amônia líquida (teor de água não superior a 0.2%) pode ser contaminada pelo ar (oxigênio ou dióxido de carbono); De fato, o oxigênio e outros agentes oxidantes, como a água, são condições importantes para a corrosão sob tensão do cobre. Durante o processamento, o refino de petróleo tem muito potencial de corrosão devido a impurezas no petróleo bruto e aditivos. Os tipos de corrosão por rachaduras causadas pela amônia incluem:

 

Corrosão H2S-NH3-H2O

Depende da concentração, velocidade e características do meio. Quanto maior a concentração de NH3 e H2S, mais grave é a corrosão. Quanto maior a velocidade do fluido no tubo de cobre, mais forte a corrosão. Baixas taxas de fluxo levam à deposição de amônio e corrosão localizada. Alguns meios (como o cianeto) podem exacerbar a corrosão, enquanto o oxigênio (junto com a água injetada) pode acelerar a corrosão.

 

Corrosão de amônia no topo da torre de alquilação de ácido sulfúrico

A lavagem alcalina e os produtos do reator de lavagem são importantes para a remoção de impurezas ácidas, a fim de controlar a corrosão excessiva no sistema do topo da torre da zona de fracionamento. Para reduzir a taxa de corrosão e reduzir a quantidade de inibidor usado, amina neutralizante ou NH3 pode neutralizar o condensado de água no topo da torre para um pH de 6 a 7. No entanto, em alguns casos, o NH3 pode causar rachaduras por corrosão sob tensão de tubos de latão marinho no teto condensadores.

 

Corrosão por amônia em planta de reforma catalítica

A corrosão sob tensão causada pela amônia é um dos vários tipos de fissuração por corrosão sob tensão em unidades de reforma catalítica. O NH3 existe no efluente do reator de pré-tratamento e do reator de reforma e se dissolve na água para formar amônia, resultando em craqueamento rápido por corrosão sob tensão de ligas à base de CU.

 

Corrosão por amônia na unidade de coqueamento retardado

O equipamento das unidades de coqueamento retardado é suscetível a mecanismos de corrosão a baixa temperatura, incluindo o stress cracking de ligas à base de cobre causado pela amônia. Esses mecanismos de corrosão desempenham um papel na têmpera com água, limpeza e ventilação do coque a vapor. No entanto, todas as torres de coqueificação geralmente têm tubos de exaustão e tanques que são expostos quase continuamente a vapores e líquidos úmidos de exaustão. Os vapores e líquidos formados e descarregados por resfriamento súbito geralmente contêm grandes quantidades de H2S, NH3, NH4Cl, NH4HS e cianeto, que são liberados da reação de craqueamento térmico da alimentação da coqueria. Devido à presença de NH3 nas unidades de coqueificação, a corrosão sob tensão causada pela amônia pode ocorrer em tubos de liga de cobre com valores de pH elevados.

 

Corrosão por amônia em unidades de recuperação de enxofre

A alimentação de gás é geralmente rica em H2S e vapor de água saturado, e também pode ser misturada com hidrocarbonetos e aminas, o que pode fazer com que H permeie o metal, onde gases de craqueamento induzido por hidrogênio (incluindo protuberância de hidrogênio) e craqueamento por estresse de sulfeto (SSC ) pode estar presente. Além disso, o NH3 pode estar presente na alimentação do gás, levando a trincas por corrosão sob tensão, enquanto o cianeto também pode acelerar a corrosão.

 

O latão contendo menos de 20% de zinco geralmente não sofre trincas por corrosão sob tensão no ambiente natural. Quanto maior o teor de zinco do latão, maior é a sensibilidade à fratura por corrosão sob tensão. A adição de alumínio, níquel e estanho ao latão pode reduzir as rachaduras por corrosão sob tensão. Quando o teor de Zn é inferior a 15%, a resistência à corrosão da liga Cu-Zn é melhorada.

A eliminação de tensões por recozimento é a medida eficaz mais comumente usada para prevenir a corrosão sob tensão do latão. O SCC no ambiente de vapor pode às vezes ser controlado impedindo a entrada de ar, a sensibilidade das ligas de cobre precisa ser avaliada verificando e monitorando o PH de amostras de água e NH3 de tempos em tempos, e a inspeção atual ou inspeção visual de correntes parasitas pode ser usado para determinar se o feixe do trocador de calor está quebrado. Mas, em suma, o cobre e suas ligas devem ser evitados na produção de amônia e amônia líquida.